论文部分内容阅读
摘要：本文根据滑坡的工程地质条件及大量的试验资料，对滑坡的成因机理作出分析，并采用定性和定量的分析方法对其稳定性进行评价，结果表明该滑坡处于不稳定状态。根据滑坡的稳定状态，以安全、经济、施工难易为原则进行治理设计。本文通过具体实例分析，对以后相似工程有一定的参考价值。
关键词：滑坡；成因机理； 稳定性分析； 治理方案
中途分类号：F123.6 文献标识码：A文章编号：
Abstract: Based on the engineering geological conditions of the landslide and a large number of test data，analysis the causes of the landslide mechanism, and evaluate its stability using qualitative and quantitative analysis methods, the results show that the landslide is in an unstable state．According to the stability of the landslide, with the principles of security, economy, ease of construction , Through analysis of concrete examples, there are the reference value for the similar works.
Key words: landslide, causes of the mechanism, stability analysis, treatment program
0引言
本文以陕南某滑坡为研究对象，以切实解决工程具体问题为目的。主要研究思路包括，通过现场调查、室内试验，工程地质测绘等手段，查清滑坡的工程地质条件、变形破坏特征，确定滑带土物理力学性质指标。在此基础上，采用极限平衡法对滑坡的稳定性进行分析。结合滑坡体的具体情况，以安全、经济、施工难易为原则进行设计。本文通过具体实例分析，对以后相似工程有一定的参考价值。
1滑坡的工程地质条件
勘查区地处秦岭、巴山两大山系的交汇地带，受秦岭纬向构造和大巴山弧形褶皱带的影响，山势较陡，沟谷较宽，多呈“U”字型沟谷。
该滑坡总体倾向西南，坡度21°~35°，坡向243°，靠近该小学部位局部修建建筑、公路等形成陡坎，高度3～4m。滑坡体地表为耕作土地，梯田坎较多，坎高0.5～1m，2005年8月次级滑坡后壁形成1m陡坎，该滑坡体下陡上缓，上部稳定基岩山坡坡度38°。滑坡体坡面与上部基岩山坡形成了“下陡中缓上陡”的地形。
2破坏方式、基本特征及主要影响因素
2.1破坏方式、基本特征
该滑坡主要的变形破坏形式有缓慢蠕动型间歇式滑动和局部次级滑坡、坡面泥流等。
滑坡体坡度21 o—35 o，为滑坡形成创造地形条件；坡体上第四系残、坡积物（Q4dl+el）松散，裂隙发育，为雨水入渗创造透水条件，雨水易沿孔隙或裂隙渗入地下，水的浸润作用增大了土体自重，降低了土体抗剪强度，同时中风化片岩透水性差，为相对隔水层，这样就容易在坡积物与基岩接触面间形成软弱结构面，大大降低了接触面的摩阻力，从而使第四系坡积物在重力作用下沿基岩接触面蠕动。
滑坡体上分布多个陡坎，陡坎坡度32 o -39 o，高度0.12～1.0m，滑坡体前缘由于修乡村公路，开挖形成高陡坎，陡坎坡度约70 o，由于滑坡体上分布陡坎，形成临空面，该面相对薄弱，滑动体易沿该临空面前覆盖层薄弱处剪出，在雨水作用下易形成坡面泥流。次级滑坡表层在大雨片流作用下亦易形成坡面泥流，如前文所述2005年8月次级滑坡经片流作用，前缘滑体变形、搓揉演化为泥流。坡面植被不发育，为旱地，人工松土亦容易产生泥水流。
2.2主要影响因素
综合分析认为，影响滑坡的主导因素有地层岩性、地层结构、地形地貌等。
影响滑坡的诱发因素有雨水、人类工程活动、乱砍滥伐破坏植被、地震，分別论述如下：
1）雨水
灾害区每年7～9月为连阴雨，暴雨频发夏热多雨，受坡体岩土特性影响，大气降水极易产生地下渗流，减小土体在滑动面上的有效应力而导致滑坡稳定系数降低，同时会使滑带土软化而导致滑坡。
2）乱砍滥伐破坏植被
在山坡上乱砍滥伐使坡体失去保护，加强了温差引起的物理风化，削弱了植物根系对坡的盘固作用，更容易使水体渗入而诱发滑坡。
3）人类工程活动
人类活动的影响主要表现为：①坡面为开垦地，地面植被不发育，雨水容易渗入，土体自重增大，抗剪强度降低，极大地减小了土体抗滑能力。②乡村公路建设。在滑坡体前缘修路开挖形成临空面，破坏土体原有应力状态，为滑坡体剪出创造了空间条件。
该滑坡体上发育的次级滑坡就是人类活动与雨水诱发的地质灾害。
4）地震
“5.12”地震时略阳县震感强烈，地震使土体松动变形，强度降低，同时改变了坡体原有的应力分布状态，在地震波的冲击作用下诱发了滑坡变形。
3 稳定性评价
3.1计算公式
按《GB50021-2001》（2009年版）、《DZ/T0218-2006》规范规定，选择公式1计算滑坡的整体稳定系数和局部稳定系数。
（公式1）
其中：
式中:Fs—稳定系数；
wi—第ｉ块段滑体所受的重力(kN/m)；
Ri—作用于第ｉ块段的抗滑力(kN/m)；
Ti—作用于第ｉ块段的滑动分力(kN/m)；
ci—第ｉ块段土的粘聚力(kPa)；
i—第ｉ块段土的内摩擦角()；
Li—第ｉ块段滑动面长度(m)。
计算采用理正软件计算。
3.2计算参数选取
根据野外勘查、室内常规试验及剪切试验，①层粉质粘土在完整固结情况下有较高的抗剪强度，层内剪切破坏的可能性较小。根据有关规范及已有的滑坡的设计、施工经验，该滑坡的滑带应为①层土与②层岩接触面，为软弱结构面，其界面土体含水量高，较软，建议稳定计算抗剪强度指标按表1取；局部次级滑坡的滑面为已查明的粉质粘土软弱面，该软弱面土体已接近饱和，滑坡体已滑动，天然状态和饱和状态均采用残余剪强度指标。按表2取。
表1
表2
3.3滑坡稳定状态评价标准
滑坡稳定状态按《DZ/T 0218-2006》第12.4.6条判定滑坡稳定状态划分如下表3：
3.4稳定性计算结果
(1)整体稳定性计算
勘查期间未发现地下水，因此不考虑地下水的渗透力。选择代表断面根据不同的边界条件以下列2种工况进行计算，即工况Ⅰ－自重、工况Ⅱ－自重＋暴雨状态。结果列于表4。
(2)局部（次级滑坡）稳定性计算
经计算，次级滑坡稳定系数为1.03，处于欠稳定状态。
4计算原理
微型桩（Micro-pile、Mini-pile）是指在土体中约为200～100mm直径、内部有加强体（钢筋、钢管等）的混凝土包裹体，它已经在国内外被广泛的应用于岩土工程各类领域中，其特点是施工方便、经济适用。在基坑支护工程中其对边坡的预支护作用是显而易见的。在我们的应用中，通常施工方法是使用钻机成孔，注入水泥浆液，将1.5寸或2寸井点管作为加强体居中插入孔内。在土钉墙建造过程中可以从地面作长桩一次完成，也可以针对不同地层，逐段建造，或者只对自立性差的地层进行预支护。挡土墙对于下滑力不大的滑坡治理效果较好，并且可以起到保护坡脚的作用。鉴于挡土墙的设计已经较全面，这里重点介绍微型桩的设计。
1、计算滑坡推力
按危害程度等级划分，该项目工程防治级别为Ⅱ级，其抗滑稳定安全系数为1.20（天然）、1.15（暴雨）和1.15（地震）。
从稳定性计算可以看出，Ⅱ-Ⅱ剖面上的次级滑坡的稳定性最差，此处的滑坡推力最大，以此处为计算依据：可得此处滑坡推力为267.70KN/m。
2、相邻桩间土体塑性变形的稳定性
B型微型桩，直径150mm，内插1D89×7mm的熱轧无缝钢管桩间距1.0m，排距0.8m，共三排，梅花形布置。
结构极限抗力：
安全系数：Fsf=Rr/Fn=1.19满足要求。
3、抗滑稳定性（按沿滑面的抗剪进行计算）
微型桩允许抗剪强度
结构安全系数F=Rfa/Fn=1.20，满足要求
4、桩的设计长度计算
包括滑坡以上的桩长度L和滑面一下桩的必要长度Lr
k—微型桩抗拔安全系数（2.5）
Ac—微型桩截面积
D—微型桩桩径0.15m
—桩与基准面一下土的粘结力（250Kpa）
5结论
⑴该滑坡灾害有其特殊性，通过分析自然条件、地质环境及人类工程活动影响的分析，认为滑坡主要的变形破坏形式有缓慢蠕动型间歇式滑动和局部次级滑坡、坡面泥流等
⑵稳定性分析结果表明，该滑坡在目前情况下，处于持续滑动状态，在雨水等诸多因素的诱发下随时可能大规模下滑，急待治理。
⑶通过分析滑坡的变形破坏机理，提出了采用挡墙加微型桩的治理方案，并在滑坡外缘修筑截水沟。
⑷对该地区典型滑坡的形成条件、机理、稳定性及最优防治方案进行了系统全面的研究，其成果对该地区的滑坡研究与治理有一定的参考与借鉴作用。
参考文献
⑴赵法锁等.坡体平面旋转变形机理及稳定性研究[M]，西安，西安地图出版社，1999
⑵《滑坡研究与防治》编辑委员会编著.滑坡研究与防治[I],四川科技出版社，1996
⑶张咸恭，王思静，张倬元等.中国工程地质[M].北京：科学出版社，2000
⑷胡广韬等著.滑坡动力学.北京：地质出版社，1995.2.
⑸曾德荣，凌天清，范草原.预应力锚索在滑坡治理中的设计与施工.水文地质工程地质，2005.5.
⑹吴曙光，胡岱文，康明.边坡支挡方案的选择.重庆大学学报，Vol.23,No.4,2001.8
关键词：滑坡；成因机理； 稳定性分析； 治理方案
中途分类号：F123.6 文献标识码：A文章编号：
Abstract: Based on the engineering geological conditions of the landslide and a large number of test data，analysis the causes of the landslide mechanism, and evaluate its stability using qualitative and quantitative analysis methods, the results show that the landslide is in an unstable state．According to the stability of the landslide, with the principles of security, economy, ease of construction , Through analysis of concrete examples, there are the reference value for the similar works.
Key words: landslide, causes of the mechanism, stability analysis, treatment program
0引言
本文以陕南某滑坡为研究对象，以切实解决工程具体问题为目的。主要研究思路包括，通过现场调查、室内试验，工程地质测绘等手段，查清滑坡的工程地质条件、变形破坏特征，确定滑带土物理力学性质指标。在此基础上，采用极限平衡法对滑坡的稳定性进行分析。结合滑坡体的具体情况，以安全、经济、施工难易为原则进行设计。本文通过具体实例分析，对以后相似工程有一定的参考价值。
1滑坡的工程地质条件
勘查区地处秦岭、巴山两大山系的交汇地带，受秦岭纬向构造和大巴山弧形褶皱带的影响，山势较陡，沟谷较宽，多呈“U”字型沟谷。
该滑坡总体倾向西南，坡度21°~35°，坡向243°，靠近该小学部位局部修建建筑、公路等形成陡坎，高度3～4m。滑坡体地表为耕作土地，梯田坎较多，坎高0.5～1m，2005年8月次级滑坡后壁形成1m陡坎，该滑坡体下陡上缓，上部稳定基岩山坡坡度38°。滑坡体坡面与上部基岩山坡形成了“下陡中缓上陡”的地形。
2破坏方式、基本特征及主要影响因素
2.1破坏方式、基本特征
该滑坡主要的变形破坏形式有缓慢蠕动型间歇式滑动和局部次级滑坡、坡面泥流等。
滑坡体坡度21 o—35 o，为滑坡形成创造地形条件；坡体上第四系残、坡积物（Q4dl+el）松散，裂隙发育，为雨水入渗创造透水条件，雨水易沿孔隙或裂隙渗入地下，水的浸润作用增大了土体自重，降低了土体抗剪强度，同时中风化片岩透水性差，为相对隔水层，这样就容易在坡积物与基岩接触面间形成软弱结构面，大大降低了接触面的摩阻力，从而使第四系坡积物在重力作用下沿基岩接触面蠕动。
滑坡体上分布多个陡坎，陡坎坡度32 o -39 o，高度0.12～1.0m，滑坡体前缘由于修乡村公路，开挖形成高陡坎，陡坎坡度约70 o，由于滑坡体上分布陡坎，形成临空面，该面相对薄弱，滑动体易沿该临空面前覆盖层薄弱处剪出，在雨水作用下易形成坡面泥流。次级滑坡表层在大雨片流作用下亦易形成坡面泥流，如前文所述2005年8月次级滑坡经片流作用，前缘滑体变形、搓揉演化为泥流。坡面植被不发育，为旱地，人工松土亦容易产生泥水流。
2.2主要影响因素
综合分析认为，影响滑坡的主导因素有地层岩性、地层结构、地形地貌等。
影响滑坡的诱发因素有雨水、人类工程活动、乱砍滥伐破坏植被、地震，分別论述如下：
1）雨水
灾害区每年7～9月为连阴雨，暴雨频发夏热多雨，受坡体岩土特性影响，大气降水极易产生地下渗流，减小土体在滑动面上的有效应力而导致滑坡稳定系数降低，同时会使滑带土软化而导致滑坡。
2）乱砍滥伐破坏植被
在山坡上乱砍滥伐使坡体失去保护，加强了温差引起的物理风化，削弱了植物根系对坡的盘固作用，更容易使水体渗入而诱发滑坡。
3）人类工程活动
人类活动的影响主要表现为：①坡面为开垦地，地面植被不发育，雨水容易渗入，土体自重增大，抗剪强度降低，极大地减小了土体抗滑能力。②乡村公路建设。在滑坡体前缘修路开挖形成临空面，破坏土体原有应力状态，为滑坡体剪出创造了空间条件。
该滑坡体上发育的次级滑坡就是人类活动与雨水诱发的地质灾害。
4）地震
“5.12”地震时略阳县震感强烈，地震使土体松动变形，强度降低，同时改变了坡体原有的应力分布状态，在地震波的冲击作用下诱发了滑坡变形。
3 稳定性评价
3.1计算公式
按《GB50021-2001》（2009年版）、《DZ/T0218-2006》规范规定，选择公式1计算滑坡的整体稳定系数和局部稳定系数。
（公式1）
其中：
式中:Fs—稳定系数；
wi—第ｉ块段滑体所受的重力(kN/m)；
Ri—作用于第ｉ块段的抗滑力(kN/m)；
Ti—作用于第ｉ块段的滑动分力(kN/m)；
ci—第ｉ块段土的粘聚力(kPa)；
i—第ｉ块段土的内摩擦角()；
Li—第ｉ块段滑动面长度(m)。
计算采用理正软件计算。
3.2计算参数选取
根据野外勘查、室内常规试验及剪切试验，①层粉质粘土在完整固结情况下有较高的抗剪强度，层内剪切破坏的可能性较小。根据有关规范及已有的滑坡的设计、施工经验，该滑坡的滑带应为①层土与②层岩接触面，为软弱结构面，其界面土体含水量高，较软，建议稳定计算抗剪强度指标按表1取；局部次级滑坡的滑面为已查明的粉质粘土软弱面，该软弱面土体已接近饱和，滑坡体已滑动，天然状态和饱和状态均采用残余剪强度指标。按表2取。
表1
表2
3.3滑坡稳定状态评价标准
滑坡稳定状态按《DZ/T 0218-2006》第12.4.6条判定滑坡稳定状态划分如下表3：
3.4稳定性计算结果
(1)整体稳定性计算
勘查期间未发现地下水，因此不考虑地下水的渗透力。选择代表断面根据不同的边界条件以下列2种工况进行计算，即工况Ⅰ－自重、工况Ⅱ－自重＋暴雨状态。结果列于表4。
(2)局部（次级滑坡）稳定性计算
经计算，次级滑坡稳定系数为1.03，处于欠稳定状态。
4计算原理
微型桩（Micro-pile、Mini-pile）是指在土体中约为200～100mm直径、内部有加强体（钢筋、钢管等）的混凝土包裹体，它已经在国内外被广泛的应用于岩土工程各类领域中，其特点是施工方便、经济适用。在基坑支护工程中其对边坡的预支护作用是显而易见的。在我们的应用中，通常施工方法是使用钻机成孔，注入水泥浆液，将1.5寸或2寸井点管作为加强体居中插入孔内。在土钉墙建造过程中可以从地面作长桩一次完成，也可以针对不同地层，逐段建造，或者只对自立性差的地层进行预支护。挡土墙对于下滑力不大的滑坡治理效果较好，并且可以起到保护坡脚的作用。鉴于挡土墙的设计已经较全面，这里重点介绍微型桩的设计。
1、计算滑坡推力
按危害程度等级划分，该项目工程防治级别为Ⅱ级，其抗滑稳定安全系数为1.20（天然）、1.15（暴雨）和1.15（地震）。
从稳定性计算可以看出，Ⅱ-Ⅱ剖面上的次级滑坡的稳定性最差，此处的滑坡推力最大，以此处为计算依据：可得此处滑坡推力为267.70KN/m。
2、相邻桩间土体塑性变形的稳定性
B型微型桩，直径150mm，内插1D89×7mm的熱轧无缝钢管桩间距1.0m，排距0.8m，共三排，梅花形布置。
结构极限抗力：
安全系数：Fsf=Rr/Fn=1.19满足要求。
3、抗滑稳定性（按沿滑面的抗剪进行计算）
微型桩允许抗剪强度
结构安全系数F=Rfa/Fn=1.20，满足要求
4、桩的设计长度计算
包括滑坡以上的桩长度L和滑面一下桩的必要长度Lr
k—微型桩抗拔安全系数（2.5）
Ac—微型桩截面积
D—微型桩桩径0.15m
—桩与基准面一下土的粘结力（250Kpa）
5结论
⑴该滑坡灾害有其特殊性，通过分析自然条件、地质环境及人类工程活动影响的分析，认为滑坡主要的变形破坏形式有缓慢蠕动型间歇式滑动和局部次级滑坡、坡面泥流等
⑵稳定性分析结果表明，该滑坡在目前情况下，处于持续滑动状态，在雨水等诸多因素的诱发下随时可能大规模下滑，急待治理。
⑶通过分析滑坡的变形破坏机理，提出了采用挡墙加微型桩的治理方案，并在滑坡外缘修筑截水沟。
⑷对该地区典型滑坡的形成条件、机理、稳定性及最优防治方案进行了系统全面的研究，其成果对该地区的滑坡研究与治理有一定的参考与借鉴作用。
参考文献
⑴赵法锁等.坡体平面旋转变形机理及稳定性研究[M]，西安，西安地图出版社，1999
⑵《滑坡研究与防治》编辑委员会编著.滑坡研究与防治[I],四川科技出版社，1996
⑶张咸恭，王思静，张倬元等.中国工程地质[M].北京：科学出版社，2000
⑷胡广韬等著.滑坡动力学.北京：地质出版社，1995.2.
⑸曾德荣，凌天清，范草原.预应力锚索在滑坡治理中的设计与施工.水文地质工程地质，2005.5.
⑹吴曙光，胡岱文，康明.边坡支挡方案的选择.重庆大学学报，Vol.23,No.4,2001.8